книги из ГПНТБ / Куличихин Н.И. Разведочное бурение учебник

Максимальный крутящий момент ограничивается мощностью двигателя и может достигать величины

где ІѴд — номинальная мощность двигателя в л. с. ; п — скорость вращения колонны в об/мин; т] — к. п. д. передач от вала двигателя до шпинделя станка; Я — коэффициент, учитывающий возможную перегрузку двигателя (для электродвигателей Я = 2, для двига­ телей внутреннего сгорания Я = 1—1,2).

Из формулы (44) можно определить:

1) напряжение ттах в трубах при максимальной нагрузке дви­ гателя, равное

Суммарное напряжение в верхней части колонны, согласно тре­

В нижнем сечении колонны возникает наибольшее продольное сжимающее усилие, уменьшающееся и переходящее в растяжение по мере приближения к устью скважины. Сечение, в котором сжи­ мающее усилие переходит в растягивающее, называют нулевым сечением.

Изогнутая ось бурильной колонны, потерявшей устойчивость, приобретает волнообразную форму, причем длина волны в соот­ ветствии с величиной продольного усилия имеет наименьшую вели­ чину в самой нижней части колонны; здесь изогнутая ось имеет наи­ большую кривизну, а следовательно, нижние бурильные трубы испы­ тывают наибольшие напряжения изгиба.

Для уменьшения изгибающих напряжений низ колонны полезно собирать из тяжелых труб, а на трубы ставить резиновые протекторы, уменьшающие стрелу прогиба и трение труб о стенки скважины.

§ 4. ПРИНАДЛЕЖНОСТИ К БУРИЛЬНЫМ ТРУБАМ

Во время подъема и спуска колонна бурильных труб подвешивается на подкладной вилке. Подкладную вилку вставляют в прорези замка (см. рис. 40). Отвинчивают или свинчивают свечи бурильных труб с помощью шарнирных или крюкообразных ключей или спе­ циальных механизмов. Поднимают и опускают колонну при помощи элеватора, который подхватывается крюком. Элеватор своим гнездом

Подъем плашек, необходимый для пропуска инструмента вниз, осуществляется при помощи двух кулачков 3, заклиненных на вали­ ке 4. Поворот валика для подъема кулачков вверх производится ножной педалью 5.

Трубодержатель прикрепляется к полу буровой вышки. Для пропуска через него колонкового снаряда плашкодержатели выни­ маются вместе с плашками. Плашки сменные под трубу разного размера, изготовляются из легированной стали и подвергаются термической обработке.

§ 5. С ТА Л ЬН Ы Е К А Н А ТЫ

Стальные канаты применяются для спуско-подъемных операций. Круглые стальные проволочные канаты изготовляются путем свивки

o°o°o00 o 0o00°o

ков, а затем прядей вокруг центрального органического (пенькового) сердечника (рис. 45, а).

Для буровых установок применяются канаты, свитые из шести прядей вокруг одного центрального сердечника. Пеньковый сердеч­ ник обеспечивает более правильную передачу нагрузки на пряди и придает гибкость канату. На заводе пеньковый сердечник пропи­ тывают густым смазочным материалом, смазывающим проволоки каната.

Различают два основных типа свивки канатов (рис. 45, б): пря­ мая, при которой проволоки в прядях и пряди в канате свиты в одном направлении, и крестовая, при которой проволоки в прядях и пряди в канате свиты в противоположных направлениях. Направление свивки может быть правое и левое.

Талевые канаты для колонкового бурения принимаются крестовой

где а — число прядей; п — число проволок в пряди; Ъ — число органических сердечников (ос).

При разведочном бурении в основном применяются канаты конструкции 6 Х37 + 1 ос.

При расчете талевых канатов задаются грузоподъемностью ле­

Зная разрывное усилие, подбирают размер каната (по соответствую­ щим таблицам).

Запас прочности т для талевых канатов принимают равным 6.

не испытывал больших изгибающих напряжений. Обычно принимают

Обсадные трубы служат для крепления неустойчивых стенок скважины, а также для изоляции одних пластов от других. При колонковом бурении применяются бесшовные цельнотянутые обсад­ ные трубы с гладкой наружной поверхностью, соединяемые чаще всего ниппелями. Размеры обсадных труб, соединяемых ниппелями, приведены в табл. 16 и на рис. 46.

Обсадные трубы малого диаметра при неглубоком бурении часто соединяются без ниппелей. При этом на одном конце трубы нарезается наружная резьба, а на другом — внутренняя. Обсадные трубы изготовляются длиной от 2,5 до 4,5 м. Кривизна обсадных труб должна быть не более:

а) для труб диаметром от 34 до 89 мм — 1 мм на 1,5 м длины; б) для труб диаметром от 108 до 146 мм — 1 мм на 1 м длины.

Обсадные трубы на концах имеют трапецеидальную резьбу с углом при вершине наклонных сторон 10°, шаг резьбы 4 мм, высота витка 0,75 мм у ниппельных труб и 0,65 мм у труб, соединяемых «труба в трубу».

Принадлежности обсадных труб. Для поддержания обсадных

Более удобно подвешивать обсадные трубы на лафетном хомуте. Лафетный хомут состоит из корпуса с внутренним коническим отверстием, куда вставляются съемные кольца в соответствии с раз­ мером обсадных труб. В них вставляются клинья, захватывающие трубу.

Для свинчивания и развинчивания обсадных труб применяются двухили трехшарнирные ключи. Каждый ключ может быть исполь­ зован для свинчивания и развинчивания двух размеров обсадных труб.

Г Л А В А VII

Основные узлы станка для колонкового бурения таковы:

а) главный фрикцион для включения и отключения станка от двигателя; б) многоступенчатая коробка передач для регулирования скоростей вращения и подъема; в) лебедка, грузоподъемность кото­ рой должна соответствовать максимальному весу колонн (с учетом принятой талевой оснастки); г) вращатель для вращения бурового снаряда; д) регулятор подачи бурового снаряда.

Взависимости от системы регулятора подачи буровые станки бывают: с гидравлической подачей; винтовой дифференциальной подачей; рычажной подачей; комбинированной рычажно-диффе­ ренциальной подачей; подачей с барабана лебедки (роторные станки).

Впервых четырех типах станков вращение и подача буровой колонны осуществляется с помощью шпинделя. Эти станки могут бурить скважины как вертикальные, так и наклонные.

На станках роторного типа шпиндель отсутствует и вращение бурового инструмента осуществляется ротором с помощью длинной рабочей штанги многогранного сечения. Роторные станки в основ­ ном предназначены для бурения вертикальных скважин в породах невысокой твердости (I—VII категории буримости).

На проходку скважин глубиной до 300—500 м в быстро буримых

породах обычно затрачивается мало времени, поэтому для ускоре­ ния переброски с одного места на другое буровой станок часто мон­ тируется на автомашине или прицепе и оснащается мачтой.

Для бурения неглубоких скважин из подземных выработок буро­ вые станки монтируются на колонках, которые распираются между кровлей и почвой выработки.

В настоящее время шпиндельные буровые станки оборудуются гидравлической и винтовой дифференциальной подачей.

§ 2. СТАНКИ С ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ПОДАЧЕЙ

Колонковое бурение в основном осуществляется станками с гидра­ влической подачей.

В настоящее время станки с гидравлической подачей изготовля­ ются для бурения скважин глубиной от 25 до 2000—3000 м.

Самые глубокие в мире скважины малого диаметра (глубиной свыше 4 км) пробурены колонковым способом станками с гидравли­ ческой подачей.

Гидравлическая подача обладает следующими достоинствами:

1) позволяет достаточно точно регулировать и постоянно контро­ лировать нагрузку на коронку;

2)освобождает бурового мастера от затраты физического труда при регулировании подачи инструмента;

3)позволяет фиксировать контакты пород различной твердости;

4)предотвращает падение бурового инструмента при встрече каверн;

5)может быть использована как гидравлический домкрат при прихвате инструмента.

Станки с гидравлической подачей могут успешно использоваться при бурении коронками различных типов: алмазными, твердосплав­

ными, дробовыми, а также долотами типа РХ и шарошечными. Для проходки скважин в породах I—V категорий эти станки

оснащаются длинными ведущими штангами с целью сокращения времени на перекрепления зажимных патронов. При этом подачу инструмента осуществляют с барабана лебедки.

До последнего времени самыми распространенными для колонко­ вого бурения были станки типа ЗИФ: ЗИФ-300; ЗИФ-650; ЗИФ-1200*.

Эти станки более 20 лет успешно использовались при разведке твердых полезных ископаемых.

Но станки типа ЗИФ не имели высоких скоростей вращения, обеспечивающих более эффективное алмазное бурение. Они также и не имели низких скоростей порядка 20—40 об/мин, при которых гидроударное бурение в крепких породах наиболее производительно.

В табл. 17 в числителе показана глубина бурения скважин (м) твердосплавными коронками, а в знаменателе — алмазными корон­ ками малых диаметров.

Мы более детально опишем базовую модель установкиУКБ-200/300, которая является основой унифицированного комплекса установок для бурения скважин глубиной 200—300 м различными породо­ разрушающими инструментами в породах с различными физико­ механическими свойствами.

Буровой станок УКБ 200/300 (рис. 48) приводится электродви­ гателем 1 или двигателем внутреннего сгорания. К двигателю при­ соединен. фрикцион 2, исполненный в виде однодисковой сухой, нормально замкнутой муфты сцепления, заимствованной от авто­ машины ЗИЛ-130.

С фрикционом соединена пятискоростная коробка передач Зт от которой вращение передается через промежуточный вал 4 с зубча­ тыми муфтами на вращатель и лебедку. Все узлы от двигателя до вращателя расположены в одну линию на верхних балках рамы 11. Барабан лебедки 6 свободно на шарикоподшипниках посажен на вал 4. Включение барабана на подъем осуществляется тормозом пуска 5, а.

Регулирование скорости спуска инструмента и остановка бара­ бана осуществляются грузовым тормозом 5. Шлицевой шпиндель 8 вращателя 7 приводится при помощи пары сменных конических шестерен 9 со спиральными зубьями. Сменяя шестерни 9 можно' настраивать шпиндель на различные скорости вращения в различ­ ных модификациях комплекса УКБ-200/300.

Шпиндель вверху несет пружинно-гидравлический патрон 10т который зажимает ведущую штангу с помощью тарельчатых пружин

изажимных плашек (кулачков). Для освобождения ведущей штанги в патрон под давлением подается масло из гидросистемы станка.

Впатроне может зажиматься бурильная труба диаметром 50 мм

ипоставляемая со станком ведущая штанга. Шпиндель перемещается двумя гидроцилиндрами.